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柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System—FACTS)的出现为现代电力系统的安全、经济、可靠和优质运行提供了十分有效的手段,成为近年来一项有效改善电能质量的新兴技术。静止无功发生器(Static VAR Generator-SVG)作为柔性交流输电系统中的重要组成部分,借助其优越的特性和良好的控制效果,成为了当今国内外的研究热点。本论文针对SVG在低压领域的应用研究研制了实验装置。
本文首先介绍了无功补偿装置的主要类型及发展和静止无功发生器的特点及国内外研究现状。分析了SVG的主电路拓扑和工作原理,并介绍了瞬时无功功率理论在SVG中的应用,结合以上两部分内容推导了SVG等效电路模型,并且对所建模型进行了稳态分析和暂态分析,并通过仿真验证了理论分析的正确性。
为使实验装置具备优良的性能,对SVG的控制方法进行了研究。分别针对间接控制方法和直接控制方法制定了控制方案,并通过仿真分析比较了两种控制方法的优缺点,为后面实验装置的设计提供了指导意义。
根据仿真比较结果,选定了直接控制方案,并进行了整体系统结构设计,包括主电路、控制电路、驱动电路和辅助电源。最后,按照硬件电路设计研制了基于IGBT的SVG实验装置,并且在实验平台下进行了多种特性的试验,包括控制电路工作特性、装置运行工作特性和装置阶跃响应特性。实验结果表明,该装置具备快速的响应特定,能够按要求进行无功补偿,达到了预期的目标,同时也为SVG的进一步研究提供了坚实的基础。